CERN-natuurkundigen die met de LHCb-detector werken, hebben de eerste mogelijke verschillen gevonden tussen materie en antimaterie, en verklaren waarom er bijna geen antimaterie is in het moderne heelal, volgens een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature Physics.
Er wordt aangenomen dat er in de eerste momenten na de oerknal een gelijke hoeveelheid materie en antimaterie was. Tegenwoordig is de wereld gevuld met materie, en dit feit is een fysiek mysterie, aangezien de deeltjes materie en antimaterie elkaar hadden moeten vernietigen op het moment dat ze verschenen in de quark "soep" van het toekomstige universum. Daarom rijst de vraag - waar is de antimaterie "verdwenen" en waarom het universum bestaat.
Tegenwoordig proberen wetenschappers op twee manieren een antwoord op deze vraag te vinden: door de omstandigheden te simuleren die bestonden tijdens de oerknal, onder meer met behulp van deeltjesversnellers, en ook door de fundamentele eigenschappen van materie en antimaterie te vergelijken. In de afgelopen 50 jaar zijn er geen significante verschillen in hun eigenschappen gevonden, daarom zijn veel natuurkundigen op zoek gegaan naar exotische antwoorden op het mysterie van het verdwijnen van antimaterie in het proces van de uitbreiding van het universum en in de eigenschappen van het 'Goddeeltje', het Higgsdeeltje.
Nicola Neri van de Universiteit van Milaan (Italië) en zijn collega's in de LHCb-samenwerking, waaronder tientallen Russische natuurkundigen, beweren de mogelijke ontdekking van dergelijke verschillen in het gedrag van materie en antimaterie in de gegevens die zijn verzameld door het LHCb-instrument tijdens het eerste seizoen van de Large Hadron Collider. na opnieuw opstarten in mei 2015.
De aandacht van de wetenschappers werd getrokken door de eigenaardigheden in het verval van de zogenaamde lambda-baryons - superzware deeltjes bestaande uit twee lichte quarks en een zware quark. In sommige zeldzame gevallen vervallen deze deeltjes in vier delen - drie pi-mesonen en één proton, en in andere, nog zeldzamere gevallen - in twee kaonen, een pi-meson en een proton.
De aard en frequentie van dit verval zouden, zoals wetenschappers opmerken, ongeveer hetzelfde moeten zijn voor deeltjes en antideeltjes, maar experimentele gegevens van de LHC laten zien dat het 'patroon' van de beweging van vervalproducten in sommige gevallen 10-20% verschilde van het algemeen aanvaarde beeld van het standaardmodel van de fysica in die gevallen. gevallen waarin anti-lambda-baryonen vervielen. Deze asymmetrie duidt volgens natuurkundigen op een vergelijkbare asymmetrie in sterkte van de eigenschappen van deeltjes die betrokken zijn bij het vervalproces.
Tot dusverre is deze waarneming geen ontdekking - natuurkundigen zijn erin geslaagd om volgens deze scenario's slechts zesduizend gevallen van verval van lambda baryons vast te leggen, en het betrouwbaarheidsniveau van deze ontdekking is 3,3 sigma (0,1% van de kans op een toeval of meetfout). In de deeltjesfysica worden alleen die waarnemingen die een betrouwbaarheidsniveau van 5 sigma bereiken, als een ontdekking beschouwd, en daarom zijn de berekeningen van Neri en zijn collega's tot dusver slechts een serieuze aanwijzing voor een ontdekking.
Aan de andere kant beloven wetenschappers volgens het tijdschrift Symmetry binnenkort bijgewerkte meetresultaten te publiceren, waarbij rekening wordt gehouden met de gegevens die LHCb en de hele Large Hadron Collider vorig jaar van januari tot november hebben uitgevoerd. Als deze eerste gegevens worden bevestigd, is het mogelijk om te zeggen dat wetenschappers heel dicht bij het oplossen van een van de belangrijkste mysteries van het universum staan, die verband houden met het bestaan van de mensheid in het bijzonder en alle materie in het algemeen.
Promotie video:
“We hebben bewezen dat we aan de vooravond staan van verbazingwekkende ontdekkingen. Onze detector is zo gevoelig dat we nu een systematische zoektocht kunnen beginnen naar de asymmetrie van materie en antimaterie in andere zware baryons. Met de update van de detector in 2018 zullen onze mogelijkheden nog verder uitbreiden”, besluit Neri.
